Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Мониторинг ходовой части локомотивов на основе метода акустической эмиссии

Инновационные разработки в области исследования работоспособности ходовой части локомотивов на основе метода акустической эмиссии предлагают нашим читателям и специалистам в вопросах безопасности движения поездов авторы статьи: к.ф.-м.н.

А.Ю. Виноградов, к.ф.-м.н. С.Г. Лазарев, к.ф.-м.н. А.А. Кибкало, к.ф.-м.н. А.В. Шведов – ведущие специалисты ОАО «Инновационный технологический центр «Система – Саров».

Мониторинг ходовой части локомотивов на основе метода акустической эмиссии
Рис. 1
Рис. 2
Мониторинг ходовой части локомотивов на основе метода акустической эмиссии
Рис.4
Динамика локомотивов, взятая под активный контроль, в первую очередь, его ходовая часть, является ключевой задачей тягового состава.

Разрушение любого элемента ходовой части локомотива – не мгновенный процесс. Оно последовательно развивается от микропластики к формированию микроскопических зародышей и до развития трещин магистральных.

Простейшим критерием работоспособности объекта является стационарность шумового потока. Стационарность шума показывает, что с объектом мониторинга не происходит никаких изменений. Появление же трендов параметров шума свидетельствует о появлении каких-то разрушений.

Набор статистики по появлению признаков разрушения позволяет перейти к диагностическому мониторингу, когда система будет не только оповещать о начале необратимых процессов, но и указывать наиболее вероятный характер разрушений.

Такая задача до последнего времени была мало осуществимой. Но теперь, когда доступны вычислительные мощности в десятки терафлопс, открылась реальная возможность глубокой интеллектуализации железнодорожного транспорта, технологических процессов ремонта и эксплуатации, интегрированных в пооперационную и выходную диагностику.

Эта столбовая дорога к созданию диагностических комплексов нового поколения, которые позволят во взаимодействии с другими отраслевыми интеллектуальными системами решить уникальную по сложности проблему – построить прямое управление безопасностью движения.

Ключевой особенностью предлагаемой системы, отличающей ее от существующих аналогов предыдущего поколения, является наличие искусственного интеллекта в виде оригинально-развитых математических алгоритмов распознавания образов и принятия решений. Алгоритмы распознавания строятся не из возможностей электроники, что было характерно для акустоэмиссионных систем предыдущего поколения, а из материаловедения, т.е. на основе свойств материалов диагностируемых объектов. Опасность трещин и мощность акустоэмиссионных сигналов от них, зависит от двух переменных – размера и формы. Вторая при известной первой и действующих напряжениях определяет коэффициент интенсивности напряжений K в вершине трещины – основной критериальный параметр механики разрушения. Очевидно, что большая, но круглая трещина в разы менее опасна, чем маленькая, но острая (рис. 1).

Акусто-эмиссионный метод и оборудование, основанное на этом методе, являются наиболее полным и чувствительным методом технического диагностирования. Аппаратура АЭ диагностики привлекательна своей надежностью, мобильностью и экономической эффективностью в отношении сравнения затрат на диагностику и на ликвидации последствий возможных катастроф. Главное достоинство метода АЭ состоит в том, что он является единственным методом, предоставляющем информацию об образующихся и развивающихся дефектах в структурах в реальном масштабе времени и, таким образом, позволяет строить эффективные и гибкие объектно-ориентированные системы мониторинга как мобильные бортовые, так и стационарные.

Характерной чертой метода акустической эмиссии является то, что акустические импульсы излучают дефекты, развивающиеся под действием приложенной нагрузки.

Большой проблемой при осуществлении контроля является обеспечение акустического контакта пьезоэлектрического датчика с контролируемой поверхностью. При стационарном расположении датчика относительно объекта контроля (на стендах) для этого используют вязкие смазки. В случае перемещения датчика относительно объекта (при использовании метода ультразвуковой дефектоскопии в ручных дефектоскопах или в вагонах-дефектоскопах, акустический контакт обеспечивается потоком воды или растворов спирта (при отрицательных температурах окружающей среды).

Выделение полезного сигнала проводится по различным, адекватным помеховой обстановке вышеуказанным алгоритмам программными средствами, фильтрующими сигналы от источников шума.

Обработка сигналов датчиков должна производиться непосредственно на оборудовании. Полагая, что частота оцифровки сигналов составляет 10 МГц, а разрешение – 16 бит (2 байта), получаем, что поток информации с каждого датчика составит 20 МБ/с. Подобный поток информации может быть переработан современной малогабаритной ЭВМ. Из него будут выделены диагностические признаки и, при необходимости, подаваться сигнал тревоги в кабину локомотива. Переработанная и сжатая информация может передаваться со всех локомотивов в единый центр сбора и обработки данных для дальнейшего анализа.

Структурная схема мониторинга носит для всех случаев типовой характер.

Предполагается, что бортовая ЭВМ (обычно мощностью 1–3 Tf) может размещаться не на самом объекте, а в месте накопления обработки информации, т.е. первые два элемента объединены в один объект, который связан обычно через радиоканал с бортовой ЭВМ. В ряде случаев вычислитель отсутствует, и вся обработка информации сосредоточена на ЭВМ. Бортовой компьютер системы обеспечивает обработку полученной информации с выдачей заключения о степени работы технической системы. Обычно, в нем расположен блок памяти, который обеспечивает введение и хранение параметров импульсов, соответствующих нормальному состоянию объектов, и границ допустимого режима работы. Особое внимание уделяется источнику питания для датчика, который должен быть компактен и обеспечивать его функционирование. Конструкция датчика должна быть такая, чтобы обеспечивать малую мощность потребления (на уровне ~1 Вт).

Акусто-эмиссионный метод является весьма привлекательным для использования в двигателестроении и агрегатах с вращением. Данный метод позволяет выявить дефекты в системах на порядок раньше, чем широко применяемый вибрационный, не говоря уже о температурном контроле (рис. 2).

В то же время применение АЭ сдерживается сложностью снятия диагностической информации с двигающихся (вращающихся) элементов конструкции. В проекте будет реализована система бесконтактного питания и съема АЭ информации за счет создания двух частей разделенного единого датчика, связанных между собой только электромагнитными полями (рис. 3).

Проект реализует АЭ мониторинг, благодаря чему исключается катастрофическая поломка изделия с обнаруженным дефектом за счет более ранней диагностики, не допускающей достижения порогового значения.

Для создания промышленной системы мониторинга ходовых частей локомотива были решены три задачи:

– переход акустоэмиссионной системы от кГц – к мГц – диапазону (от 100 кГц к 2–3 МГц);

– осуществление бесконтактной связи между датчиками съема и приема акустической информации (емкостная или индуктивная);

– конструктивная реализация размещения системы датчиков.

Система мониторинга на основе акустоэмиссионного метода в сочетании с мониторингом буксовых узлов с использованием вибродатчиков позволит полностью замкнуть диагностику ходовых частей локомотивов в процессе их движения.

Измеряя скорость дрейфа параметров, вибро- и акустоэмиссионных систем ходовых частей локомотива, вычисляются остаточные ресурсы за счет полной реализации комплекса прогнозного мониторинга (рис. 4).

© Евразия Вести I 2012







I 2012

Евразия Вести I 2012

Безопасность движения – важнейшая задача ОАО «РЖД»

Система обеспечения безопасности движения – задача комплексная

Подведены итоги и поставлены задачи на будущее

Инноватика в научном обеспечении безопасности движения

Современные технические и технологические решения для повышения безопасности движения поездов

Система комплексной диагностики инфраструктуры в обеспечении безопасности движения поездов

Вопреки логике и здравому смыслу. Проблема «колесо-рельс»

Диагностика - ступени безопасности движения

Вибродиагностический комплекс нового поколения

Локационная диагностика на основе электромагнитного излучения

Региональное сотрудничество НП ОПЖТ набирает силу

Что такое бережливое производство?

Отечественному тормозостроению – 90 лет

Оборудование с маркой МТЗ ТРАНСМАШ

Юбилей флагмана отечественного тормозостроения

Белевский «Трансмаш»: по пути перспективного развития

Технологическая модернизация и перспективы отечественного вагоностроения

Интеграция усилий - залог успеха

Безопасность - общее дело

Итоги, задачи, перспективы

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести